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羅茨鼓風(fēng)機如何在硫酸中應(yīng)用最多

羅茨鼓風(fēng)機如何在硫酸中應(yīng)用最多

羅茨鼓風(fēng)機是一種容積式鼓風(fēng)機，具有低噪音、高效率、節(jié)能、高效、氣密性好的特點。目前，羅茨鼓風(fēng)機已廣泛應(yīng)用于硫酸工藝中。

羅茨鼓風(fēng)機結(jié)合了往復(fù)式壓縮機和離心式鼓風(fēng)機的優(yōu)點，并在它們的基礎(chǔ)上進行改造，從而改善了轉(zhuǎn)速與風(fēng)壓的關(guān)系。在轉(zhuǎn)速不變的情況下，風(fēng)壓變化不大，送風(fēng)量不變，風(fēng)量與轉(zhuǎn)速成正比。

羅茨鼓風(fēng)機的缺點是當(dāng)鼓風(fēng)機出口堵塞時，容易造成壓力上升，造成機器損壞。如果長時間使用鼓風(fēng)機，兩個轉(zhuǎn)子之間以及轉(zhuǎn)子與機殼之間的間隙會擴大，導(dǎo)致供風(fēng)量減少。

在羅茨風(fēng)機的機殼內(nèi)，以雙葉為例，一對鑄鋼(或鑄鐵)轉(zhuǎn)子分別安裝在兩個平行的軸上，轉(zhuǎn)子軸端的同步齒輪保持兩個轉(zhuǎn)子嚙合驅(qū)動。因此，當(dāng)風(fēng)機工作時，兩個轉(zhuǎn)子以相同的速度向相反的方向旋轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)子和機殼之間的氣體被擠出。在進氣和出氣方向，可以利用上下兩部分的壓力差來抵消轉(zhuǎn)子和軸的一部分重量，從而降低軸承壓力，減少磨損。

羅茨鼓風(fēng)機轉(zhuǎn)子的型線曲線為擺線，輸送風(fēng)量決定長徑，而短徑主要由所需功率決定，即主軸直徑確定后，根據(jù)其強度要求決定短徑，以免過大或過小。長半徑、短半徑和間隙的總和等于主動軸和被動軸的中心距離。

羅茨風(fēng)機主軸每轉(zhuǎn)一圈，等于擠出轉(zhuǎn)子與機殼之間的空氣量四次，每次的空氣量等于圖1左側(cè)轉(zhuǎn)子與機殼之間的空部分，這個空部分的截面積略等于轉(zhuǎn)子截面積的1/2。因此，鼓風(fēng)機的風(fēng)量Q(m3/s)應(yīng)為:

Q=進入VnnR^2B

其中:n mdash mdash轉(zhuǎn)速，rpm/s；

R mdash mdash轉(zhuǎn)子長半徑，m；

B·mdash； mdash轉(zhuǎn)子寬度，m；

V mdash mdash容積效率0.7？0.8，進出口風(fēng)壓差越大，進口V越小。

從上式可以看出，送風(fēng)量與轉(zhuǎn)速之間存在一個恒定的正比關(guān)系。同時，風(fēng)機的風(fēng)量還會表現(xiàn)出以下特點:

(1)風(fēng)機風(fēng)量是進氣狀態(tài)下的風(fēng)量，而不是標準狀態(tài)下的風(fēng)量。風(fēng)機入口負壓不同時，標準狀態(tài)下的風(fēng)量不同，所以出力也不同。

(2)風(fēng)機運行過程中在允許范圍內(nèi)調(diào)節(jié)壓力時，風(fēng)量變化很小，壓力選擇范圍寬。

(3)風(fēng)機的運行必須考慮如何提高容積效率。在保證風(fēng)扇正常運轉(zhuǎn)的情況下，可以通過盡量減小機殼與轉(zhuǎn)子之間、轉(zhuǎn)子與轉(zhuǎn)子之間的間隙來提高容積效率，從而盡量減少回流到進氣口的空氣量。

如果風(fēng)機出口堵塞嚴重，出口風(fēng)壓會急劇上升，可能會損壞風(fēng)機本體。為了保護羅茨風(fēng)機和設(shè)備的安全，特別是防止羅茨風(fēng)機的密封被損壞，在風(fēng)機出口處安裝了安全閥。當(dāng)羅茨風(fēng)機及設(shè)備內(nèi)壓力異常升高到規(guī)定值(安全閥開啟壓力)時，安全閥能自動開啟并排出介質(zhì)，防止壓力繼續(xù)升高；當(dāng)羅茨風(fēng)機和設(shè)備內(nèi)的壓力降低到規(guī)定值(安全閥回座壓力)時，安全閥將自動關(guān)閉。同時，在羅茨鼓風(fēng)機的排氣端設(shè)置單向閥，一方面可以防止突然停機時，由于系統(tǒng)的氣體回流沖擊，造成轉(zhuǎn)子反轉(zhuǎn)，損壞鼓風(fēng)機；另一方面可以防止運行中的羅茨鼓風(fēng)機排氣端的氣體回流到并聯(lián)的備用鼓風(fēng)機，造成風(fēng)量損失和壓力不足。

羅茨風(fēng)機入口和出口分別裝有大風(fēng)量阻力蜂窩消聲器，阻力段采用多室阻力膠直管通道和十字形吸音板，保證在較寬的頻率范圍內(nèi)有足夠的消聲量。因為進入羅茨風(fēng)機的介質(zhì)中顆粒的含量不應(yīng)超過100mg/m3，顆粒的最大尺寸不應(yīng)超過最小工作間隙的一半，即應(yīng)低于0.1mm，所以必須在入口消聲器前連接一個過濾器進行凈化。

在羅茨鼓風(fēng)機中，氣體主要被絕熱壓縮，但壓縮比并不大，所以氣體可以簡單地按不可壓縮流體計算，所需功率為

N=QH/102η

式中:Q風(fēng)量，m3/s；

h風(fēng)壓，mmftO為Kg/m2；

n，效率0.7-0.8。

硫酸生產(chǎn)系統(tǒng)所用風(fēng)機的進、出口靜壓主要由前后設(shè)備的阻力之和決定。

羅茨風(fēng)機的啟動、運行、備用機切換的控制方法、異常狀態(tài)下的處理和注意事項都與其工作原理和性能有關(guān)。風(fēng)機運行時，原動機對風(fēng)機所做的驅(qū)動功L主要消耗在兩個方面:一是風(fēng)量Q所獲得的壓頭H的有效功L是有效的；第二，機器摩擦消耗的無效功L是無效的。啟動時，原動機也需要用功L啟動，使固定式鼓風(fēng)機達到額定轉(zhuǎn)速。這樣，當(dāng)風(fēng)扇啟動時，原動機要做的功是:

L=L有效+L無效+L開始

正確掌握所需的啟動功率非常重要。使能轉(zhuǎn)動的剛體從靜止狀態(tài)達到轉(zhuǎn)速N，稱為轉(zhuǎn)動慣量，用來衡量轉(zhuǎn)動體的轉(zhuǎn)動慣量。其值I=Emr2，即等于構(gòu)成旋轉(zhuǎn)剛體的每個質(zhì)點的質(zhì)量與其離旋轉(zhuǎn)軸垂直距離的平方的乘積之和。

在選擇風(fēng)機電機時，主要考慮正常運行所需的功率，不能全部加啟動功率，否則可能會因為電機正常運行時負載較輕而造成不必要的浪費，否則啟動所需的功率過大而無法啟動。

羅茨風(fēng)機要實現(xiàn)空載，就必須知道影響負載的因素。負荷可以用風(fēng)量Q和壓頭h的乘積來表示，只要任一項為零或減小到很小的值，就可以滿足空載(或基本空載)啟動的條件。離心式鼓風(fēng)機可以通過關(guān)閉進出口閥門或其中一個閥門來實現(xiàn)零負荷，而羅茨風(fēng)機由于自身結(jié)構(gòu)的原因無法采取零風(fēng)量Q或大幅度降低風(fēng)量Q的措施，只需考慮如何降低壓頭h即可。

我們在風(fēng)機的入口和出口連接一對管路，使風(fēng)機出口的氣體回流到入口以降低壓頭h，輔助管路的連接如圖3所示，從入口閥的后部到出口閥的前部。輔線不是隨便裝個管子就能啟動的。需要選擇合適的管徑，使風(fēng)機額定風(fēng)量全部通過輔線。此時輔線內(nèi)的流量應(yīng)等于或不大于50m/s，這樣啟動不會有問題，也不必選擇過低的流量導(dǎo)致輔線管徑過大。當(dāng)流量達到80m/s以上，電機是風(fēng)機的標準配置時，啟動困難。選取50m/s的流量，是通過計算風(fēng)機氣體通過輔線回流時的進出口壓差，以及日常收集一些輔線不同的風(fēng)機啟動成功和失敗的經(jīng)驗得出的。適用性可以在應(yīng)用中得到驗證。這里必須提醒，當(dāng)出口閥處于開啟狀態(tài)，風(fēng)機啟動時，必須保證不會被其他風(fēng)機來的氣體反轉(zhuǎn)。在硫酸生產(chǎn)系統(tǒng)中，排水閥空不宜安裝在出口閥前。

在風(fēng)機運行中，用進氣閥或出氣閥直接調(diào)節(jié)風(fēng)量的作用不大，因為它只是改變了進、出口的壓差，而氣體從縫隙漏回進氣口的增量很小。所以這樣調(diào)節(jié)風(fēng)量并沒有太大的價值，反而會明顯增加風(fēng)機的耗電量，尤其是風(fēng)機的出口閥對風(fēng)機是危險的。雖然關(guān)小進氣閥調(diào)節(jié)風(fēng)量增加了進氣負壓，但風(fēng)機進氣的狀態(tài)發(fā)生了變化，標準狀態(tài)下的風(fēng)量減少，這似乎比關(guān)小出氣閥更重要。但從計算結(jié)果來看，功耗增加更為嚴重，同樣不可取。

在羅茨風(fēng)機入口閥后和出口閥前連接一對導(dǎo)線是保證風(fēng)機本體和硫酸生產(chǎn)系統(tǒng)安全的重要保證。在硫酸生產(chǎn)中系統(tǒng)阻力大的情況下，如果沒有輔助管線，無論進出口閥門是打開還是關(guān)閉，啟動風(fēng)機都是困難或危險的，可能會發(fā)生一些意外事故。

對于全速、工頻運行的硫酸生產(chǎn)系統(tǒng)，只能通過調(diào)節(jié)入口閥門的開度來調(diào)節(jié)風(fēng)量，這樣會增加入口空氣阻力，降低空氣壓力，造成電能的浪費。如果采用輸出排氣的方式調(diào)節(jié)輸出流量，也會造成電能的浪費。

羅茨鼓風(fēng)機具有恒轉(zhuǎn)矩負載的特點，經(jīng)恒壓控制后，系統(tǒng)運行在恒轉(zhuǎn)矩變流量狀態(tài)。將羅茨鼓風(fēng)機原有的工頻控制改造為變頻控制，利用壓力傳感器進行反饋閉環(huán)矢量控制，實現(xiàn)變頻調(diào)速。當(dāng)需要降低系統(tǒng)流量時，降低羅茨風(fēng)機的轉(zhuǎn)速，使羅茨風(fēng)機在規(guī)定壓力下運行在低流量點。羅茨鼓風(fēng)機的輸入功率與流量近似成線性關(guān)系。因此，羅茨鼓風(fēng)機變頻改造后，可以降低羅茨鼓風(fēng)機的運行速度，降低電耗。其節(jié)能效果主要取決于流量，羅茨鼓風(fēng)機的功耗與流量成正比。

變頻控制使運行系統(tǒng)實現(xiàn)軟啟動和軟停機，減少系統(tǒng)啟動時對電網(wǎng)的沖擊。另外，由于羅茨風(fēng)機運行速度的降低，減少了機械磨損，從而延長了電機和羅茨風(fēng)機的使用壽命。

羅茨風(fēng)機啟動時，需要在自己的生產(chǎn)系統(tǒng)中驗證其輔助線路的風(fēng)速控制指標，以確定最佳控制值。在計劃停機或緊急停機的情況下，確保在關(guān)閉入口和出口閥之前打開輔助管線閥。如果系統(tǒng)堵塞，應(yīng)仔細判斷是否立即打開輔線閥解決危機。

考慮到硫酸生產(chǎn)系統(tǒng)的規(guī)模和配置，合理設(shè)計羅茨風(fēng)機的輔助線路至關(guān)重要，在啟動、正常運行、備用機切換和異常狀態(tài)下都能正確使用和控制。

羅茨風(fēng)機的高效使用不僅給工人帶來了方便，也促進了硫酸的穩(wěn)定生產(chǎn)。

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